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Spring?Boot?使用?Disruptor?做內(nèi)部高性能消息隊(duì)列

 更新時間:2022年06月09日 09:29:29   作者:不才陳某  
這篇文章主要介紹了Spring?Boot?使用?Disruptor?做內(nèi)部高性能消息隊(duì)列,工作中遇到項(xiàng)目使用Disruptor做消息隊(duì)列,對你沒看錯,不是Kafka,也不是rabbitmq。Disruptor有個最大的優(yōu)點(diǎn)就是快,還有一點(diǎn)它是開源的哦,下面做個簡單的記錄

工作中遇到項(xiàng)目使用Disruptor做消息隊(duì)列,對你沒看錯,不是Kafka,也不是rabbitmq。Disruptor有個最大的優(yōu)點(diǎn)就是快,還有一點(diǎn)它是開源的哦,下面做個簡單的記錄.

Disruptor介紹

  • Disruptor 是英國外匯交易公司LMAX開發(fā)的一個高性能隊(duì)列,研發(fā)的初衷是解決內(nèi)存隊(duì)列的延遲問題(在性能測試中發(fā)現(xiàn)竟然與I/O操作處于同樣的數(shù)量級)?;?Disruptor 開發(fā)的系統(tǒng)單線程能支撐每秒 600 萬訂單,2010 年在 QCon 演講后,獲得了業(yè)界關(guān)注。
  • Disruptor是一個開源的Java框架,它被設(shè)計(jì)用于在生產(chǎn)者—消費(fèi)者(producer-consumer problem,簡稱PCP)問題上獲得盡量高的吞吐量(TPS)和盡量低的延遲。
  • 從功能上來看,Disruptor 是實(shí)現(xiàn)了“隊(duì)列”的功能,而且是一個有界隊(duì)列。那么它的應(yīng)用場景自然就是“生產(chǎn)者-消費(fèi)者”模型的應(yīng)用場合了。
  • Disruptor是LMAX在線交易平臺的關(guān)鍵組成部分,LMAX平臺使用該框架對訂單處理速度能達(dá)到600萬TPS,除金融領(lǐng)域之外,其他一般的應(yīng)用中都可以用到Disruptor,它可以帶來顯著的性能提升。
  • 其實(shí)Disruptor與其說是一個框架,不如說是一種設(shè)計(jì)思路,這個設(shè)計(jì)思路對于存在“并發(fā)、緩沖區(qū)、生產(chǎn)者—消費(fèi)者模型、事務(wù)處理”這些元素的程序來說,Disruptor提出了一種大幅提升性能(TPS)的方案。
  • Disruptor的github主頁:https://github.com/LMAX-Exchange/disruptor

Disruptor 的核心概念

先從了解 Disruptor 的核心概念開始,來了解它是如何運(yùn)作的。下面介紹的概念模型,既是領(lǐng)域?qū)ο螅彩怯成涞酱a實(shí)現(xiàn)上的核心對象。

Ring Buffer

如其名,環(huán)形的緩沖區(qū)。曾經(jīng) RingBuffer 是 Disruptor 中的最主要的對象,但從3.0版本開始,其職責(zé)被簡化為僅僅負(fù)責(zé)對通過 Disruptor 進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)(事件)進(jìn)行存儲和更新。在一些更高級的應(yīng)用場景中,Ring Buffer 可以由用戶的自定義實(shí)現(xiàn)來完全替代。

Sequence Disruptor

通過順序遞增的序號來編號管理通過其進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)(事件),對數(shù)據(jù)(事件)的處理過程總是沿著序號逐個遞增處理。一個 Sequence 用于跟蹤標(biāo)識某個特定的事件處理者( RingBuffer/Consumer )的處理進(jìn)度。雖然一個 AtomicLong 也可以用于標(biāo)識進(jìn)度,但定義 Sequence 來負(fù)責(zé)該問題還有另一個目的,那就是防止不同的 Sequence 之間的CPU緩存?zhèn)喂蚕?Flase Sharing)問題。(注:這是 Disruptor 實(shí)現(xiàn)高性能的關(guān)鍵點(diǎn)之一,網(wǎng)上關(guān)于偽共享問題的介紹已經(jīng)汗牛充棟,在此不再贅述)。

Sequencer

Sequencer 是 Disruptor 的真正核心。此接口有兩個實(shí)現(xiàn)類 SingleProducerSequencer、MultiProducerSequencer ,它們定義在生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間快速、正確地傳遞數(shù)據(jù)的并發(fā)算法。

Sequence Barrier

用于保持對RingBuffer的 main published Sequence 和Consumer依賴的其它Consumer的 Sequence 的引用。Sequence Barrier 還定義了決定 Consumer 是否還有可處理的事件的邏輯。

Wait Strategy

定義 Consumer 如何進(jìn)行等待下一個事件的策略。(注:Disruptor 定義了多種不同的策略,針對不同的場景,提供了不一樣的性能表現(xiàn))

Event

在 Disruptor 的語義中,生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)被稱為事件(Event)。它不是一個被 Disruptor 定義的特定類型,而是由 Disruptor 的使用者定義并指定。

EventProcessor

EventProcessor 持有特定消費(fèi)者(Consumer)的 Sequence,并提供用于調(diào)用事件處理實(shí)現(xiàn)的事件循環(huán)(Event Loop)。

EventHandler

Disruptor 定義的事件處理接口,由用戶實(shí)現(xiàn),用于處理事件,是 Consumer 的真正實(shí)現(xiàn)。

Producer

即生產(chǎn)者,只是泛指調(diào)用 Disruptor 發(fā)布事件的用戶代碼,Disruptor 沒有定義特定接口或類型。

案例-demo

通過下面8個步驟,你就能將Disruptor Get回家啦:

1.添加pom.xml依賴

<dependency>
    <groupId>com.lmax</groupId>
    <artifactId>disruptor</artifactId>
    <version>3.3.4</version>
</dependency>

2.消息體Model

/**
 * 消息體
 */
@Data
public class MessageModel {
    private String message;
}

3.構(gòu)造EventFactory

public class HelloEventFactory implements EventFactory<MessageModel> {
    @Override
    public MessageModel newInstance() {
        return new MessageModel();
    }
}

4.構(gòu)造EventHandler-消費(fèi)者

@Slf4j
public class HelloEventHandler implements EventHandler<MessageModel> {
    @Override
    public void onEvent(MessageModel event, long sequence, boolean endOfBatch) {
        try {
            //這里停止1000ms是為了確定消費(fèi)消息是異步的
            Thread.sleep(1000);
            log.info("消費(fèi)者處理消息開始");
            if (event != null) {
                log.info("消費(fèi)者消費(fèi)的信息是:{}",event);
            }
        } catch (Exception e) {
            log.info("消費(fèi)者處理消息失敗");
        }
        log.info("消費(fèi)者處理消息結(jié)束");
    }
}

5.構(gòu)造BeanManager

/**
 * 獲取實(shí)例化對象
 */
@Component
public class BeanManager implements ApplicationContextAware {
    private static ApplicationContext applicationContext = null;
    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        this.applicationContext = applicationContext;
    }
    public static ApplicationContext getApplicationContext() { return applicationContext; }
    public static Object getBean(String name) {
        return applicationContext.getBean(name);
    }
    public static <T> T getBean(Class<T> clazz) {
        return applicationContext.getBean(clazz);
    }
}

6.構(gòu)造MQManager

@Configuration
public class MQManager {

    @Bean("messageModel")
    public RingBuffer<MessageModel> messageModelRingBuffer() {
        //定義用于事件處理的線程池, Disruptor通過java.util.concurrent.ExecutorSerivce提供的線程來觸發(fā)consumer的事件處理
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);

        //指定事件工廠
        HelloEventFactory factory = new HelloEventFactory();

        //指定ringbuffer字節(jié)大小,必須為2的N次方(能將求模運(yùn)算轉(zhuǎn)為位運(yùn)算提高效率),否則將影響效率
        int bufferSize = 1024 * 256;

        //單線程模式,獲取額外的性能
        Disruptor<MessageModel> disruptor = new Disruptor<>(factory, bufferSize, executor,
                ProducerType.SINGLE, new BlockingWaitStrategy());

        //設(shè)置事件業(yè)務(wù)處理器---消費(fèi)者
        disruptor.handleEventsWith(new HelloEventHandler());

        // 啟動disruptor線程
        disruptor.start();

        //獲取ringbuffer環(huán),用于接取生產(chǎn)者生產(chǎn)的事件
        RingBuffer<MessageModel> ringBuffer = disruptor.getRingBuffer();

        return ringBuffer;
    }

7.構(gòu)造Mqservice和實(shí)現(xiàn)類-生產(chǎn)者

public interface DisruptorMqService {
    /**
     * 消息
     * @param message
     */
    void sayHelloMq(String message);
}
@Slf4j
@Component
@Service
public class DisruptorMqServiceImpl implements DisruptorMqService {
    @Autowired
    private RingBuffer<MessageModel> messageModelRingBuffer;

    @Override
    public void sayHelloMq(String message) {
        log.info("record the message: {}",message);
        //獲取下一個Event槽的下標(biāo)
        long sequence = messageModelRingBuffer.next();
        try {
            //給Event填充數(shù)據(jù)
            MessageModel event = messageModelRingBuffer.get(sequence);
            event.setMessage(message);
            log.info("往消息隊(duì)列中添加消息:{}", event);
        } catch (Exception e) {
            log.error("failed to add event to messageModelRingBuffer for : e = {},{}",e,e.getMessage());
        } finally {
            //發(fā)布Event,激活觀察者去消費(fèi),將sequence傳遞給改消費(fèi)者
            //注意最后的publish方法必須放在finally中以確保必須得到調(diào)用;如果某個請求的sequence未被提交將會堵塞后續(xù)的發(fā)布操作或者其他的producer
            messageModelRingBuffer.publish(sequence);
        }
    }
}

8.構(gòu)造測試類及方法

@Slf4j
@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = DemoApplication.class)
public class DemoApplicationTests {
    @Autowired
    private DisruptorMqService disruptorMqService;
    /**
     * 項(xiàng)目內(nèi)部使用Disruptor做消息隊(duì)列
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void sayHelloMqTest() throws Exception{
        disruptorMqService.sayHelloMq("消息到了,Hello world!");
        log.info("消息隊(duì)列已發(fā)送完畢");
        //這里停止2000ms是為了確定是處理消息是異步的
        Thread.sleep(2000);
    }
}

測試運(yùn)行結(jié)果:

2020-04-05 14:31:18.543  INFO 7274 --- [           main] c.e.u.d.d.s.Impl.DisruptorMqServiceImpl  : record the message: 消息到了,Hello world!
2020-04-05 14:31:18.545  INFO 7274 --- [           main] c.e.u.d.d.s.Impl.DisruptorMqServiceImpl  : 往消息隊(duì)列中添加消息:MessageModel(message=消息到了,Hello world!)
2020-04-05 14:31:18.545  INFO 7274 --- [           main] c.e.utils.demo.DemoApplicationTests      : 消息隊(duì)列已發(fā)送完畢
2020-04-05 14:31:19.547  INFO 7274 --- [pool-1-thread-1] c.e.u.d.disrupMq.mq.HelloEventHandler    : 消費(fèi)者處理消息開始
2020-04-05 14:31:19.547  INFO 7274 --- [pool-1-thread-1] c.e.u.d.disrupMq.mq.HelloEventHandler    : 消費(fèi)者消費(fèi)的信息是:MessageModel(message=消息到了,Hello world!)
2020-04-05 14:31:19.547  INFO 7274 --- [pool-1-thread-1] c.e.u.d.disrupMq.mq.HelloEventHandler    : 消費(fèi)者處理消息結(jié)束

總結(jié)

其實(shí) 生成者 -> 消費(fèi)者 模式是很常見的,通過一些消息隊(duì)列也可以輕松做到上述的效果。不同的地方在于,Disruptor 是在內(nèi)存中以隊(duì)列的方式去實(shí)現(xiàn)的,而且是無鎖的。這也是 Disruptor 為什么高效的原因。

到此這篇關(guān)于Spring Boot 使用 Disruptor 做內(nèi)部高性能消息隊(duì)列的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Spring Boot 內(nèi)部高性能消息隊(duì)列內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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